CN102047434A - 具有产生表面等离子体共振的纳米结构的光伏电池 - Google Patents

具有产生表面等离子体共振的纳米结构的光伏电池 Download PDF

Info

Publication number
CN102047434A
CN102047434A CN2009801190123A CN200980119012A CN102047434A CN 102047434 A CN102047434 A CN 102047434A CN 2009801190123 A CN2009801190123 A CN 2009801190123A CN 200980119012 A CN200980119012 A CN 200980119012A CN 102047434 A CN102047434 A CN 102047434A
Authority
CN
China
Prior art keywords
semiconductor layer
finger
contact
metal
photovoltaic cell
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2009801190123A
Other languages
English (en)
Inventor
K·R·卡奇普尔
A·波尔曼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
FOM INST FOR ATOMIC AND MOLECU
Original Assignee
FOM INST FOR ATOMIC AND MOLECU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by FOM INST FOR ATOMIC AND MOLECU filed Critical FOM INST FOR ATOMIC AND MOLECU
Publication of CN102047434A publication Critical patent/CN102047434A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H01L31/022433—Particular geometry of the grid contacts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/054—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/52—PV systems with concentrators

Abstract

描述了一种光伏电池(100)，该光伏电池包括布置在支撑基底(104)上的第一传导性类型的优选地为薄膜半导电层的半导体层(102)。产生等离子体共振的金属结构(106)布置在半导体层上，以便将光共振地耦合到吸收层中并且将光致电荷载体搬离吸收层，其中接触结构在半导体层的前侧的相当大的部分上延伸，并且其中接触结构包括与半导体层接触的多个金属指状件，每个条状件的横截面的尺寸小于300nm。

Description

具有产生表面等离子体共振的纳米结构的光伏电池
技术领域
本发明涉及一种具有产生表面等离子体共振的纳米结构的光伏电池。更具体地，本发明涉及一种具有产生金属表面等离子体共振的纳米结构的光伏电池，该纳米结构用来将光耦合到电池中且/或用来将光致电荷载体搬离电池。本发明还涉及一种制造这种结构的方法。
背景技术
目前是商业硅太阳能电池制造中的主导技术的常规丝网印刷太阳能电池技术典型地包括晶片式半导体基底，该晶片式半导体基底具有深度散布的发射体以便提供到顶部接触结构的良好接触，以便收集产生的光电流。顶部电极包括连接到外部引线且连接到指状件的金属结构，指状件是用来从半导体收集光致电荷载体的在半导体的表面区域上延伸的金属化区域。然而，这个常规太阳能电池设计具有许多缺点。
一个问题涉及顶表面丝网印刷的金属化，该金属化需要重掺杂发射体以便在顶表面正下方的半导体层中实现低接触电阻和足够的横向导电性。掺杂的发射体允许顶部接触件的指状件充分地间隔开以便避免由顶表面的金属覆盖的高比例引起的过度折射。然而，中掺杂的发射体区域引起电池的短波长响应显著降低。
WO2006/130910中描述了减小掺杂的发射体的问题的一种方法。这个文献描述了一种用于太阳能电池的电极结构，该电极结构包括大体上垂直于丝网印刷指状件延伸的高度掺杂的线，允许硅的顶表面的剩余部分的电阻为短波长的高效率光转换所需的大约100欧姆每平方。使用相对昂贵的激光掺杂工艺步骤实现的高度掺杂的线仍然引起短波长响应的降低。此外，丝网印刷金属指状件产生相对高的发射损失。用来提高发射体的横向导电率的替代方法是使用透射导电氧化物，诸如氧化锌或氧化铟锡(ITO)。然而，这种导电氧化物是昂贵的且具有在长的时间段上降解的倾向，特别是在存在湿气的情况下。
关于常规太阳能电池的另外问题是降低成本。大规模和大面积的实施需要成本的进一步降低。实现这个目标的一个方法是减小硅晶片的厚度。替代地，薄膜硅层可以沉积在支撑基底上。然而，因为相对差的光吸收，当与常规基于晶片的硅电池相比时，这种薄膜电池的效率目前相当低。因为硅吸收体的减小的厚度，不能使用用于改善吸收的常规表面纹理结构。
为了改善薄膜光伏电池的吸收，Pillai等人(“Surface plasmonenhance silicon solar cells”，Journal of Applied Physics，Vol.101，093105，2007)提出使用金属纳米粒子。布置在电池的光接收区域上的这些粒子允许表面等离子体的共振激发，因此提高光到硅太阳能电池中的吸收。在美国专利申请US2007/0289623中也描述了这种结构。这个文献描述用来将光高效率地耦合到薄膜光伏电池中的包括Al/Cu纳米粒子等离子体共振散射层的等离子体耦合结构。
表面等离子体共振是入射光激发的金属纳米粒子中的导电电子的集体振动。共振频率取决于粒子尺寸、形状和局部折射率。粒子的尺寸使得粒子不反射光而是散射光。当这种结构靠近半导体表面时，因为半导体中的光模的高密度，光优选地散射到半导体中而不是散射到周围空气中。
虽然Pillai等人的文章报告了绝缘体(SOI)式太阳能电池上的薄膜硅的改进的谱响应，但由于这种薄膜电池中的高度掺杂的发射体区域倾向于具有很差的电子质量，因此来自大面积薄膜吸收体的光致电流的集合仍然是问题。对于必须通过发射体将大的电流输送到接触件的聚光电池，光产生的电流的集合也是一个特别的问题。
发明内容
本发明的目标是减少或消除现有技术中的缺点的至少一个，并且提供一种光伏电池，该光伏电池包括第一导电类型的半导体层，该半导体层优选地为布置在支撑基底上的薄膜半导体层。
产生表面等离子体共振的接触结构布置在半导体层上以便将光共振地耦合到薄膜半导体层中并且将光致电荷载体搬离半导体层，其中接触结构包括与半导体层电接触的多个金属指状件，每个指状件的横截面的尺寸小于300nm。
根据本发明的金属接触结构包括横截面小于300纳米(可见太阳光谱的短波长边缘)的多个金属指状件。因此，接触结构将不反射入射在电池上的光，而是它允许表面等离子体共振的形成，因此高效率地将光耦合到薄膜半导体层(该薄膜半导体层可以是沉积在基底上的半导体或者连接到支撑基底的薄半导体晶片)中，并且同时高效率地将光致电荷载体搬离吸收体而不影响电池的低波长响应。
在一个实施例中，每个指状件的横截面的尺寸在100和200纳米之间的范围内。这些尺寸保证可见光表面等离子体共振散射到半导体层中。在100nm的尺寸以下，指状件倾向于优选地吸收光而不是散射光。
在另外实施例中，通过以高折射率材料和低折射率材料交替地局部接触指状件，指状件的介电环境沿其长度变化。在一个实施例中，每一个指状件的预定数量的区域覆盖有高折射率材料。具有高折射率的区域对感兴趣的波长(即，太阳光谱)几乎完全透射，并且具有低折射率的区域有效地形成用于太阳光谱的波长的表面等离子体共振散射体。因此，具有高折射率的区域的存在由此避免或减小平行于指状件的轴线偏振的光的吸收问题。
在一实施例中，每个指状件通过布置在薄膜半导体层上的低折射率隔离层中的许多接触窗口接触薄膜半导体。在这种构造中，与半导体层接触的金属指状件的区域形成具有高折射率的区域，并且与钝化层接触的金属指状件的区域形成具有低折射率的区域。仅在许多特定接触区域接触半导体的指状件的优点是在金属-半导体界面处的光致电荷载体的电子空穴复合将减少。
在一个实施例中，低折射率区域和/或高折射率区域的横截面小于300nm。在另一实施例中，低折射率区域和/或高折射率区域的尺寸沿指状件改变。改变折射材料区域和金属指状件的横截面尺寸允许透射区域和散射区域的设计的简单控制，以便优化光从太阳光谱到半导体层中的耦合。
在另外实施例中，指状件埋入或部分埋入薄膜半导体中。这将把表面等离子体共振转移到红外，即太阳能电池的带隙之下，因此对于两个偏振方向，提高了金属指状件对可见太阳光谱中波长的透射度。
在一个实施例中，可以是沉积的半导体层或薄的半导体晶片的薄膜半导体层具有1至100μm之间，优选地2至50μm之间的厚度。在另一实施例中，第一预定数量的指状件彼此相邻地纵向布置，两个相邻的指状件之间的距离在0.3至10μm之间，优选地在0.6至5μm之间。当与常规的接触结构相比时，纳米尺寸的金属接触指状件允许较精细的金属化图案。因此，光致电荷载体可以被搬离半导体层而不需要高度掺杂的表面发射层，该高度掺杂的表面发射层将降低太阳能电池的蓝光响应。包括具有微米级尺寸的指状件间间隔的纳米尺寸指状件的金属化图案也允许光致电荷载体被高效率地搬离低质量半导体层。
在一个实施例中，指状件与布置在半导体层中的第二传导性类型的局部掺杂区域接触，掺杂区域大体上位于接触结构的指状件下方并且与该指状件接触。在另外实施例中，掺杂区域和指状件包括III族金属，优选地包括铝。使用包括III族金属的金属指状件允许提供与接触指状件的欧姆接触的自对齐的p-n结的形成，因此提供将光致电荷载体高效率地搬离半导体的另外改进。
在另外实施例中，多个金属纳米结构布置在半导体层上且在指状件之间，该金属优选地选自Au、Ag、Cu或Al的组，每个纳米结构的横截面小于300nm。
在一个实施例中，每个纳米结构的形状大体上各向异性且/或纳米粒子的形状具有相对大的接触面积以便与位于下面的半导体层共振耦合。在另外的实施例中，纳米结构的形状大体上为半球形、圆柱形或半圆柱形。诸如圆柱形或半球形纳米结构的各向异性形状的纳米结构允许大的面积接近半导体层，如此提供非常高效率的光的共振耦合。
在一个实施例中，圆柱形和半球形结构的直径可以在100和300纳米之间变化以便将太阳光谱的不同波长高效率地耦合到半导体层中。
在另一方面，本发明涉及一种光伏电池，该光伏电池包括：第一传导性类型的半导体层，该半导体层优选地为布置在支撑基底上的薄膜半导体层；布置在半导体层上以便将光共振地耦合到半导体层中的多个表面等离子体共振纳米结构，其中每个纳米结构的横截面的尺寸小于300nm，并且其中每个纳米结构的形状大体上各向异性并且与位于下面的层具有相对大的接触表面。
纳米结构的使用消除了对如常规太阳能电池制造技术中使用的增加薄膜光伏电池的有效表面面积的措施(诸如，使半导体的表面带有纹理)的需要。因此，在使用各向异性形状的纳米结构的情况下，具有大的接触面积的金属纳米结构允许高效率平面(即不带纹理的)太阳能电池的简单制造。在一个实施例中，纳米结构的形状大体上半球形、圆柱形或半圆柱形。在另外实施例中，纳米结构也可以布置在半导体层的背部和背部接触件之间，因此进一步提高了电池的效率。
在另外方面，本发明涉及一种制造光伏电池上的产生等离子体共振的金属接触件的方法。该方法包括以下步骤：提供第一传导性类型的半导体层，该半导体层优选地为支撑基底上的薄膜半导体层；沉积产生金属表面等离子体共振的接触结构，以便将光共振地耦合到半导体层中并且将光致电荷载体搬离半导体层，该接触结构包括与半导体层电接触的多个金属指状件，每个指状件的横截面的尺寸小于300nm。
在一个实施例中，沉积步骤包括以下步骤：在半导体层的前侧上提供可固化树脂；将压印模板的图案转印到树脂中，压印模板的图案对应于包括多个指状件的预定的产生等离子体共振的接触结构的图案，每个指状件的横截面的尺寸小于300纳米；蚀刻压印的树脂图案以便暴露半导体层的表面；将金属层沉积在压印的树脂图案上；从半导体层移除树脂。使用压印技术允许简单地制造大面积的纳米结构的产生表面等离子体的接触件金属化。
在一个实施例中，压印模板的图案还包括多个突起，该突起对应于要在顶部接触结构的条状件之间形成在半导电层上的具有大的接触面积的多个各向异性形状的纳米结构，每个纳米结构的横截面小于300纳米。
在一个实施例中，金属层包括III族金属，优选地包括铝，并且其中所述方法还包括以下步骤：通过在III族金属的共晶温度附近或以上退火半导体层，在金属顶部接触件之下形成局部掺杂的区域。
在另外实施例中，所述方法还包括以下步骤：将优选地为Ag的薄金属膜沉积在包括金属顶部接触件的导体层上，并且使用150到400摄氏度之间的温度退火薄金属膜，以便允许薄金属膜聚结以形成随机分布的金属的纳米尺寸的粒子。
在又一另外方面，本发明涉及一种在光伏电池的半导体层上制造多个表面等离子体共振纳米结构的方法。该方法包括以下步骤：提供第一传导性类型的半导体层，该半导体层优选地为支撑基底上的薄膜半导体层；和沉积布置在半导体层上的多个表面等离子体共振纳米结构，以便将光共振地耦合到半导体层中，其中每个纳米结构的横截面的尺寸小于300nm，并且其中每个纳米结构的形状大体上各向异性并且与位于下面的层具有相对大的接触面积。
在一个实施例中，沉积步骤包括以下步骤：在半导体层的前侧上提供可固化树脂；将压印模板的图案转印到树脂中，压印模板的图案包括多个突起，该多个突起对应于具有大的接触面积的多个各向异性形状的纳米结构，每个突起的横截面小于300纳米；将金属层沉积在压印的树脂图案上；从半导体层移除树脂。
下面将参考附图进一步说明本发明，所述附图示意性地示出根据本发明的实施例。应当理解，本发明不以任何方式被限制到这些具体实施例。
附图说明
图1描绘包括纳米级尺寸的金属接触指状件的接触结构的示意图。
图2描绘形成在接触指状件的正下方的p-n结的示意图。
图3A和3B描绘具有部分埋入的接触指状件的光伏结构的示例性实施例。
图4A和4B对各种纳米结构形状示出散射到Si基底中的光的部分和散射到半导体基底中的波长为800nm的光的最大路径长度提高。
图5描绘具有布置在金属接触指状件之间的纳米级结构的接触结构。
图6描绘接触结构的一个实施例，其中沿金属指状件的表面的折射率局部地改变。
图7示出用于Ag圆柱形纳米结构的随波长变化的标准化的总散射横截面(实线)和用于散射到Si基底中的光的横截面(虚线)。
图8描绘接触结构的另一实施例，其中沿金属指状件的表面的折射率局部地改变。
具体实施方式
图1示出根据本发明的一个实施例的具有接触结构的太阳能电池100的示意图。薄膜半导体吸收层102布置在支撑基底104上，该薄膜半导体吸收层可具有1-100μm之间，优选地2-50μm之间的厚度。该半导体层可以是沉积在支撑基底上的半导体或例如通过粘接或胶合连接到支撑基底的薄的半导体晶片。半导体层可以是非晶或(多)晶体半导体。半导体可选自以下各物组成的组：硅、砷化镓和相关III-V族化合物、碲化镉、Cu(In，Ga)(Se，S)CdSe、硫化铅、硒化铅、工程材料(例如硅量子点超晶格)或适合用于光伏电池的任何其它半导体材料。
许多金属指状件106a-106c彼此相邻地布置在半导体层的顶表面上并且与半导体层电接触。可任选地，例如氧化锌或氧化锡的透射导电氧化物的薄夹层可以布置在金属接触指状件和半导体层之间以便调节指状件的介电环境，同时仍然允许指状件和半导体层之间的导电。接触指状件在半导体层的顶部区域的相当大的一部分上延伸并且可以彼此电连接为一个或更多个金属汇流条(未示出)。半导体层的底侧与具有到外部的接触件的后电极108接触。金属指状件可形成纳米构造接触结构，用来将光共振地耦合到半导体层中，并且同时用来将光致电荷载体搬离半导体层。下面将更详细地描述纳米构造接触结构的细节。
指状件的横截面尺寸小于300nm，即近似从300nm的波长变动到1800nm的太阳能光谱的下边缘。该横截面的尺寸在50nm和300nm之间，优选地在近似100和200nm之间。指状件的减小的尺寸导致电阻的增加，然而，这种增加被指状件之间的减小的间隔补偿并且可以通过增加金属层的厚度被进一步补偿。具有低吸收损失的金属优选地用于金属指状件的形成。在一个实施例中，金属指状件可包括选自Au、Ag、Cu或Al中的一个的金属。
对于垂直于指状件的纵向轴线偏振的光，指状件构成金属表面等离子体共振散射体，将光有效地散射到位于下面的半导体层中。对于平行于指状件的纵向轴线偏振的光，光将在金属中被吸收。因此，包括纳米级指状件的产生表面等离子体共振的接触结构大致导致覆盖基底的相同部分的它们的宏观对应部分的损失减半。
指状件间间隔110，即两个相邻指状件之间的距离，可以在1到100μm之间，优选地在2至10μm之间。由于指状件对于垂直于指状件的纵向轴线的偏振的光实际上是透射的，并且指状件比常规丝网印刷太阳能电池的指状件窄得多，因此指状件间间隔可以制成比常规丝网印刷太阳能电池的指状件间间隔小得多。因此，光生电荷载体可以被搬离半导体层而不需要高度掺杂的表面发射层，该高度掺杂的表面发射层将降低太阳能电池的蓝光响应。
用于光伏电池的包括纳米尺寸金属接触指状件和产生等离子体共振的纳米结构的产生等离子体共振的金属接触件可以使用各种已知的光刻技术来制造，各种已知的光刻技术诸如UV、X射线、电子束光刻和其它相关技术。替代地，可使用允许纳米尺寸金属结构的直接印刷的适合的丝网印刷或喷墨印刷技术(例如，见Zhao et al.，“Self-aligned inkjet printing of highly conducting gold electrodes withsubmicron resolution”，Journal of Applied Physics 101，064513，2007)。
用于大面积应用的一种特别有用的技术是压印光刻技术。这种技术在美国专利申请US2008/0011934中被描述，该美国专利申请通过引用特此并入本申请。使用这种方法，制造如参考图1描述的具有典型尺寸的对应于产生预定等离子体共振的接触结构的图案的压印模板。压印模板的结构被转印到布置在光伏电池的半导体层上的可固化的树脂层。在硬化树脂之后，蚀刻带有图案的抗蚀层以便暴露半导体层的表面。金属层在压印的抗蚀图案上的沉积(后面紧跟着剥离)完成接触结构的实现。
图2描绘根据本发明的另一实施例的包括接触结构的太阳能电池结构200。在这个实施例中，可以形成金属指状件下面的局部掺杂区域。包括III族金属，优选地包括铝的金属指状件202形成在n型掺杂的硅层204上。通过将温度增加到III族金属的共晶温度(例如，对于铝是近似500摄氏度)之上，自对齐的p-n结206形成在金属指状件与半导体接触的区域正下方。通过例如快速热退火步骤或激光退火技术，可提供加热步骤。P型区域提供与铝接触指状件的欧姆接触，因此在将光致电荷载体高效率搬离半导体中提供另外改进。
图3A和3B描绘根据本发明的太阳能电池结构300a、300b的两个替代实施例。每个结构包括：支撑基底302a、302b，金属接触指状件304a、304b和半导体层306a、306b，其中金属接触指状件部分地埋在半导体层中。金属指状件位于形成在半导体层中的许多纵向沟槽中。可以使用参考图1描述的相同的压印技术制造这些沟槽。金属指状件的顶表面可以制造在近似与半导体层的顶表面相同的水平，因此允许金属指状件的简单电接触。部分地埋入金属指状件将增加金属指状件与吸收层的半导体材料的接触表面。半导体材料是高折射率材料并且因此将引起表面等离子体共振转移到红外，即太阳能电池的带隙之下。对于两个偏振方向，这将增加金属指状件对可见太阳光谱中的波长的透射度。
图3B描绘一种变体，其中埋入的接触电极304b制造在透明支撑基底302b(而不是如图3A中示出的不透明的支撑基底)上。这种基底可以由玻璃或塑料制成。在这个实施例中，金属接触结构使用例如如参考图1描述的纳米压印技术沉积在玻璃基底上。在金属接触结构上方，沉积薄膜半导体306b，因此提供埋入的接触结构。
在另外的实施例中，金属指状件由半导电层完全覆盖。这个实施例的表面等离子体共振进一步转移到红外光谱中，因此进一步增加接触结构的透射度并减小由于具有沿平行于指状件的方向的偏振的可见光的吸收引起的损失。以这种方式减小光学损失允许接触结构的参数仅根据接触结构的电特性的最优化来确定，因此增加光伏电池的性能且简化太阳能电池设计的规则。
纳米结构的横截面的形状大大影响表面等离子体激发的共振性能。在图4A中更详细地描绘形状的影响，图4A针对覆盖基底的表面的10nm厚SiO2薄膜层上的银纳米结构的不同形状示出随波长变化的散射到硅基底中的光fsub的计算部分(即，散射到基底中的功率除以总散射功率)。使用完美匹配的边界条件，使用有限差分时域算法计算从粒子的散射。使用用于Ag的Drude模型和用于Si和Au的Drude-Lorentz模型模拟介电函数。随后通过在包围粒子的箱体上积分散射场的Poynting矢量而计算散射功率。图4A表示，对于整个波长范围，以圆柱(具有100nm的直径和50nm的高度)和半球(具有100nm的直径)的形式的纳米结构在将光散射到高指数基底中比球形粒子有效得多并且接近理想偶极散射体的性能。纳米球(分别具有100nm和150nm的直径)将少得多的光散射到半导体基底中并且fsub在球直径增加时显著减小。对于100nm和150nm直径的圆柱，fsub不随着粒子直径(未示出)显著变化。散射到用于圆柱形和半球形结构的基底中的光的大部分可以归因于如下事实：对于这些几何形状，到基底的平均间隔较小，允许具有高的平面内波矢量并且在空气中逐渐消失但可以在硅中传播的散射光的那部分的高效率耦合。
如图4A中示出的散射到硅基底中的光fsub的计算部分暗示，具有强的形状各向异性的纳米结构和与位于下面的薄膜半导体层具有相对大的接触面积的纳米结构展示出提高的表面等离子体共振性能。因此，在一个实施例中，指状件成形为具有相对大的接触面积，该相对大的接触面积结合强的形状各向异性提供与下面的半导体的良好的光耦合。一个优选实施例包括大体上半圆柱形形状的一个或更多个金属指状件。
图4B示出对于散射到使用如图4A中描绘的几何形状的半导体基底中的以800nm的波长的光的最大路径长度提高。这个图表示，对于100nm直径半球，路径长度提高是28，而对于150nm球形，路径长度提高仅仅是5。
在另外实施例中，各种形状的纳米级结构可以布置在金属指状件之间。图5示出这种接触结构500的示例性实施例，该接触结构包括布置在接触指状件504之间的圆柱形纳米结构502，该接触指状件与半导体层电接触。可以以随机、周期性或准周期性排列布置在指状件之间的纳米结构提供另外的表面等离子体共振散射体，以便将光耦合到半导体中。具有在1-50nm范围中、优选地在2-20nm范围中的厚度的用于表面钝化的薄夹层(例如，薄膜二氧化硅、氮化硅、非晶硅层或树脂类夹层)可以布置在纳米结构502和半导体层之间。通过控制夹层的厚度和/或介电性质，可以增加或减小等离子体共振频率。这个效果允许共振频率的调节并且在下面参考图7被更详细地描述。
纳米结构和半导体层之间的耦合部分地通过具有平面内波矢量的模型进行，该具有平面内波矢量的模型在空气中并且在夹层中(当适用时)逐渐消失以便钝化半导体的表面且/或调节等离子体共振。该耦合随着离开基底表面的距离增加而快速衰减，因此对于高效率的耦合来说，纳米结构的距离和形状是重要参数。提供靠近半导体层的大的面积的纳米结构，诸如圆柱形或半球形纳米结构，提供非常高效率的光的共振耦合。
在另外实施例中，纳米结构也可布置在半导体层的背部和背部接触件之间，因此进一步提高电池的效率。
纳米结构的使用消除了对如常规太阳能电池制造技术中使用的增加电池的有效表面面积的措施(例如通过使用有纹理的表面)的需要。通过使半导电吸收体具有纹理而增加表面面积导致增加的表面复合损失，因此降低总体太阳能电池性能。因此，结合本发明的金属接触指状件的金属纳米结构的使用允许简单地制造高效率的平面(即，不带有纹理的)太阳能电池。
类似于如参考图4描述的接触指状件的形状，纳米结构的优选形状应当提供结合强的形状各向异性的相对大的接触面积。这种优选形状包括圆柱形、半球形或半圆柱形结构。(半)圆柱形和半球形结构的直径可以在100到300纳米之间变化，以便高效率地将太阳能光谱的不同波长耦合到半导体层中。
在另一实施例中，纳米结构可以结合如参考图3描述的部分埋入的接触指状件。在这个实施例中，纳米结构可以直接形成到包括部分埋入的指状件的半导体的表面上。可以选择金属指状件和粒子的尺寸和形状使得金属指状件的等离子体共振将在半导体的带隙之下，并且因此将对感兴趣的波长透射，而纳米结构的等离子体谐振将处于半导体的带隙处，并且因此为弱吸收的光提供有效的光捕集。
使用允许纳米粒子的形状的精确控制(当制造例如圆柱形或半球形结构时，该精确控制是需要的)的光刻技术、纳米压印技术和如参考图1描述的技术，可以制造纳米结构。蒸镀条件的变化可以将形状从圆柱形改变到半球形结构。这些技术也允许在一个制造步骤中制造接触指状件和纳米结构。
在压印技术的情况下，压印模板的图案包括多个突起，该多个突起对应于要在顶部接触结构的条状件之间形成在半导体层上的多个优选地成形的纳米结构。这些突起的横截面小于300纳米。
替代地，如Pillai等人描述的，通过近似10-30纳米的薄膜金属层的蒸镀和随后的退火可以制造纳米结构。这个技术允许在半导体的顶部区域上形成随机排列的球形或椭圆体形粒子的简单的方法。也可以使用化学或电化学沉积形成这种粒子。
在沉积该金属之前，通过改变位于下面的层的润湿性质，例如，通过改变其粗糙度或表面化学性质，可以改变纳米结构的接触面积。退火步骤可以允许粒子呈现更加优化的形状。
图6描绘用于根据本发明的又一实施例的光伏电池600的金属接触指状件的示意图。薄膜半导体层602形成在支撑基底604上。金属指状件606布置在薄膜半导体上并且与薄膜半导体接触。沿指状件在多个部位608a、608b处，金属覆盖有或部分地覆盖有诸如半导体的高折射率材料，该半导体例如非晶硅或磷化镓。其它高折射率材料包括如Ta2O5、Ti3O5、TiO2、ZrO2、Nb2O5、CeO2的金属氧化物和氮化硅。所述部位可以通过将许多高折射率材料的薄膜线沉积在金属指状件上而形成，其中高折射率材料线的纵向轴线设置成垂直于金属指状件的纵向轴线。
高折射率材料线可以使用如参考图1描述的光刻和/或印刷技术来制造。在一个实施例中，绝缘树脂(例如，基于SiO2或TiO2的溶胶凝胶)的薄层可以被压印在条纹图案中。在又一另外实施例中，高折射率材料线形成在接触结构上，该接触结构具有如参考图3描述的部分地埋入的金属接触指状件。
由高折射率材料覆盖的沿金属指状件的表面的部分限定具有高折射率的区域。这些区域被具有低折射率的区域(即，未覆盖高折射率材料或覆盖有诸如SiO2的低折射率材料的区域)分开。在具有高折射率的区域，两个偏振方向(即，垂直于和平行于指状件的纵向轴线)的表面等离子体共振转移到红外，即半导体层的带隙之下。
因此，电连续金属指状件沿其纵向轴线分成具有高折射率的(i)区域和具有低折射率的(ii)区域，该(i)区域对感兴趣的波长(即太阳光谱)几乎完全透射，该(ii)区域有效地形成用于太阳光谱的波长的表面等离子体共振散射体。具有高折射率的区域的存在因此避免或减小平行于指状件的轴线偏振的光的吸收问题。
在一个实施例中，接触结构包括许多平行对齐的电连续金属指状件和形成在指状件上的多个高折射率材料的线，其中线的纵向轴线垂直于指状件的纵向轴线。这个接触结构有效地形成允许光到薄膜半导体层中的有效耦合和将光致电荷载体搬离半导体层的表面等离子体共振散射体的人工晶格。此外，通过光从高折射率材料到半导体(改为或结合金属纳米结构)中的衍射，形成在指状件上的高折射材料的线也提供光捕集的优点。
改变高折射材料的线的横截面尺寸，金属指状件和这些线与指状件之间的距离分别允许透射区域和散射区域的设计的简单控制。优选地，散射区域的尺寸小于300纳米。
图7示出通过使用上方的介电涂层和/或金属纳米结构控制表面等离子体共振的效果。这个图示出用于具有100nm的直径和高度的Ag圆柱体的随波长变化的标准化的总散射横截面(实线)和用于散射到Si基底中的光的横截面(虚线)。圆柱体位于具有10或30nm的厚度的Si3N4底层上，并且覆盖有30nm厚的Si3N4上层。图7显示，由于等离子体近场到高折射率Si基底的减小的耦合，增加下层厚度将偶极共振从880nm转移到780nm。此外，减小下层的厚度增加散射到基底中的光的部分，但减小粒子的散射横截面。因此，在金属表面等离子体共振结构的设计中，介电间隔层的厚度和金属结构的尺寸和形状是重要参数。
图8描绘接触结构800的另一实施例的示意图，其中沿一个或更多个金属指状件的表面的折射率局部地变化。在这个实施例中，低折射率隔离层802，例如SiO2薄膜层，布置在由支撑层806支撑的半导体层804上。金属指状件808沉积在隔离层上和隔离层中的预定数量的接触孔810a、810b上。在接触孔处，金属指状件电接触半导体层。在这种构造中，与半导体层接触的金属指状件的区域形成具有高折射率的区域，且与钝化层接触的金属指状件的区域形成具有低折射率的区域。指状件仅仅在许多特定接触区域接触半导体的优点是在金属-半导体界面处的光致电荷载体的电子空穴复合将减小。
本发明不限于上述实施例，上述实施例可以在所附权利要求的范围内改变。

Claims (16)

1.一种光伏电池，包括：
第一传导性类型的半导体层，所述半导体层优选地为布置在支撑基底上的薄膜半导体层；
布置在所述半导体层上的产生表面等离子体共振的接触结构，所述接触结构用来将光共振地耦合到所述半导体层中并且将光致电荷载体搬离所述半导体层，
其中，所述接触结构包括与所述半导体层电接触的多个金属指状件，每个指状件的横截面的尺寸小于300nm。
2.根据权利要求1的光伏电池，其中，每个指状件的横截面的尺寸在50nm至300nm之间、优选地在100nm至200nm之间的范围内。
3.根据权利要求1或2的光伏电池，其中，所述指状件的介电环境优选地通过使所述指状件中的至少一个与高折射率材料和/或低折合率材料局部接触而沿所述指状件的长度改变。
4.根据权利要求3的光伏电池，其中，所述指状件中的至少一个通过布置在所述薄膜半导体层上的低折射率隔离层中的一个或更多个接触窗口而与薄膜半导体接触。
5.根据权利要求1-4中的任一项权利要求的光伏电池，其中，所述指状件中的至少一个埋入或部分埋入薄膜半导体中。
6.根据权利要求1到5中的任一项权利要求的光伏电池，其中，所述薄膜半导体层具有在1至100μm之间、优选地在2至50μm之间的厚度，且/或其中所述指状件彼此相邻地沿纵向布置，两个相邻指状件之间的距离在0.3至10μm之间、优选地在0.6至5μm之间。
7.根据权利要求1到6中的任一项权利要求的光伏电池，其中，所述指状件与布置在所述半导体层中的第二传导性类型的局部掺杂区域接触，所述掺杂区域大体上位于所述接触结构的指状件之下并且与所述指状件接触。
8.根据权利要求1到7中的任一项权利要求的光伏电池，其中，多个金属纳米结构布置在所述半导体层上并且布置在所述指状件之间，所述金属优选地选自Au、Ag、Cu或Al的组，每个纳米结构的横截面小于300nm。
9.根据权利要求8的光伏电池，其中，每个纳米结构的形状大体上是各向异性的，并且其中所述形状提供与位于下面的半导体层的相对大的接触面积，以便与位于下面的半导体层共振耦合。
10.光伏电池，包括：
第一传导性类型的半导体层，所述半导体层优选地为布置在支撑基底上的薄膜半导体层；
布置在所述半导体层上的多个表面等离子体共振纳米结构，用来将光共振地耦合到所述半导体层中；
其中每个纳米结构的横截面的尺寸小于300nm；并且
其中，每个纳米结构的形状大体上是各向异性的、并且具有与位于下面的层的相对大的接触面积。
11.根据权利要求10的光伏电池，其中，所述纳米结构的形状大体上为半球形、圆柱形或半圆柱形。
12.一种制造光伏电池上的产生等离子体共振的金属接触件的方法，包括以下步骤：
提供第一传导性类型的半导体层，所述半导体层优选地为设置在支撑基底上的薄膜层；
把用来将光共振地耦合到所述半导体层中并且将光致电荷载体搬离所述半导体层的产生金属表面等离子体共振的接触结构沉积到所述半导体层上，所述接触结构包括与所述半导体层电接触的多个金属指状件，每个指状件的横截面的尺寸小于300nm。
13.根据权利要求12的方法，其中，沉积步骤包括以下步骤：
在所述半导体层的前侧上提供可固化的树脂；
将压印模板的图案转印到所述树脂中，所述压印模板的图案对应于包括多个指状件的预定的产生等离子体共振的接触结构的图案，每个指状件的横截面的尺寸小于300纳米；
对压印的树脂图案进行蚀刻，以便暴露所述半导体层的表面；
将金属层沉积在压印的树脂图案上；
将所述树脂从所述半导体层移除。
14.根据权利要求13的方法，其中所述压印模板的图案还包括多个突起，所述突起对应于在顶部接触结构的条状件之间形成在所述半导电层上的、具有大的接触面积的多个各向异性形状的纳米结构，每个纳米结构的横截面小于300nm。
15.根据权利要求12的方法，其中所述金属层包括III族金属，优选地包括铝，并且其中所述方法还包括以下步骤：通过在III族金属的共晶温度附近或之上对所述半导体层进行退火，在金属顶部接触件之下形成局部掺杂的区域。
16.根据权利要求12的方法，所述方法还包括以下步骤：将优选地为Ag的薄金属膜沉积在包括所述金属顶部接触件的所述半导体层上，并且使用150到400摄氏度之间的温度对所述薄金属膜进行退火，以便允许所述薄金属膜聚结，从而形成随机分布的金属的纳米尺寸的粒子。
CN2009801190123A 2008-04-08 2009-04-08 具有产生表面等离子体共振的纳米结构的光伏电池 Pending CN102047434A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP08103442A EP2109147A1 (en) 2008-04-08 2008-04-08 Photovoltaic cell with surface plasmon resonance generating nano-structures
EP08103442.3 2008-04-08
PCT/EP2009/054233 WO2009124970A2 (en) 2008-04-08 2009-04-08 Photovoltaic cell with surface plasmon resonance generating nano-structures

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102047434A true CN102047434A (zh) 2011-05-04

Family

ID=39691288

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2009801190123A Pending CN102047434A (zh) 2008-04-08 2009-04-08 具有产生表面等离子体共振的纳米结构的光伏电池

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20110197959A1 (zh)
EP (2) EP2109147A1 (zh)
JP (1) JP5518835B2 (zh)
CN (1) CN102047434A (zh)
WO (1) WO2009124970A2 (zh)

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103325855A (zh) * 2013-05-27 2013-09-25 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 太阳能电池结构及其制备方法
WO2014108008A1 (zh) * 2013-01-09 2014-07-17 厦门市三安光电科技有限公司 太阳电池芯片及其制作方法
CN103946986A (zh) * 2011-11-14 2014-07-23 太平洋银泰格拉泰德能源公司 用于电磁能量收集的设备、系统和方法
CN104241414A (zh) * 2014-09-09 2014-12-24 华中科技大学 基于超材料的毫米波单谱信号探测器及其制备方法
CN104347739A (zh) * 2013-08-02 2015-02-11 台积太阳能股份有限公司 薄膜光伏器件及其制造方法
CN104701729A (zh) * 2013-12-09 2015-06-10 华为技术有限公司 硅基激光器及其制备方法
CN104813484A (zh) * 2012-09-28 2015-07-29 国家科学研究中心 具有高转换效率的光伏组件
CN104969363A (zh) * 2012-12-21 2015-10-07 倍能源有限责任公司 太阳能采集及转换的装置、系统和方法
CN105390553A (zh) * 2014-09-02 2016-03-09 财团法人工业技术研究院 太阳能电池模块与其形成方法
CN105870252A (zh) * 2016-04-18 2016-08-17 浙江贝盛新能源开发有限公司 一种高吸收率的晶体硅太阳能电池及其制备方法
CN106558625A (zh) * 2015-09-23 2017-04-05 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 太阳能电池及其制造方法
CN106653926A (zh) * 2017-01-23 2017-05-10 华南理工大学 一种等离激元增强GaAs基多结太阳电池及其制备方法
CN106784030A (zh) * 2017-02-03 2017-05-31 江西师范大学 基于金属膜层‑半导体共振腔复合结构的多频段光完美吸收器

Families Citing this family (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8507785B2 (en) 2007-11-06 2013-08-13 Pacific Integrated Energy, Inc. Photo induced enhanced field electron emission collector
EP2139045A4 (en) * 2008-04-09 2010-05-05 Ooo Novye Energet Tehnologii ELECTROMAGNETIC RADIATION CONVERTER
TW201108427A (en) * 2009-08-31 2011-03-01 Univ Nat Taiwan Structure of a solar cell
JP2011138950A (ja) * 2009-12-28 2011-07-14 Sony Corp 半導体装置及び電子機器
WO2011117928A1 (ja) * 2010-03-26 2011-09-29 株式会社 東芝 太陽電池
FR2959352B1 (fr) * 2010-04-23 2014-02-21 Centre Nat Rech Scient Structure nanometrique absorbante de type mim asymetrique et methode de realisation d'une telle structure
CN102270675A (zh) * 2010-06-03 2011-12-07 锦州华昌光伏科技有限公司 一种太阳能电池
KR20130129886A (ko) 2010-06-08 2013-11-29 퍼시픽 인테그레이티드 에너지, 인크. 강화된 필드들 및 전자 방출을 갖는 광학 안테나들
US20130327928A1 (en) * 2010-07-30 2013-12-12 Gary Leach Apparatus for Manipulating Plasmons
CN102082186B (zh) * 2010-10-29 2013-05-08 华南师范大学 电极及其制造方法
DE102010050110B3 (de) * 2010-10-29 2012-01-19 Christian-Albrechts-Universität Zu Kiel Metall-Komposit-Beschichtung mit hoher optischer Transmissivität im visuellen Spektrum
US8797662B2 (en) 2010-12-14 2014-08-05 Micron Technology, Inc. Apparatuses and devices for absorbing electromagnetic radiation, and methods of forming the apparatuses and devices
WO2012085084A2 (en) * 2010-12-21 2012-06-28 Condalign As Method for forming conductive structures in a solar cell
US20120180853A1 (en) * 2011-01-14 2012-07-19 Si-Nano, Inc. Photovoltaic Cells
JP5541185B2 (ja) * 2011-02-08 2014-07-09 住友金属鉱山株式会社 化合物半導体光電変換素子およびその製造方法
WO2012123620A1 (en) 2011-03-16 2012-09-20 Aalto University Foundation Thin film photovoltaic cell structure, nanoantenna, and method for manufacturing
CN102184975A (zh) * 2011-04-11 2011-09-14 复旦大学 一种能增加光电转换效率的薄膜太阳能电池及其制造方法
JP5840294B2 (ja) 2011-08-05 2016-01-06 ウォステック・インコーポレイテッドＷｏｓｔｅｃ， Ｉｎｃ ナノ構造層を有する発光ダイオードならびに製造方法および使用方法
WO2013109157A1 (en) 2012-01-18 2013-07-25 Wostec, Inc. Arrangements with pyramidal features having at least one nanostructured surface and methods of making and using
DE102012016532B4 (de) 2012-08-16 2016-03-10 Helmholtz-Zentrum Berlin Für Materialien Und Energie Gmbh Solarzelle vom Schottkytyp mit plasmonisch aktiven Nanopartikeln
GB201215344D0 (en) 2012-08-29 2012-10-10 Ibm Light-reflecting grating structure for photvoltaic devices
JPWO2014097943A1 (ja) * 2012-12-18 2017-01-12 東レ株式会社 金属ドット基板および金属ドット基板の製造方法
US9500789B2 (en) 2013-03-13 2016-11-22 Wostec, Inc. Polarizer based on a nanowire grid
US9287057B2 (en) 2013-06-05 2016-03-15 City University Of Hong Kong Plasmonic enhanced tandem dye-sensitized solar cell with metallic nanostructures
DE102013109143A1 (de) * 2013-08-23 2015-02-26 Nts Nanotechnologysolar Photozelle, insbesondere Solarzelle sowie Verfahren zum Herstellen einer Photozelle
US11495702B2 (en) * 2014-04-21 2022-11-08 Aaron Richard Allen Multiple layer charge-coupled photovoltaic device
WO2015186230A1 (ja) * 2014-06-05 2015-12-10 株式会社日立製作所 太陽電池セル
US20170194167A1 (en) 2014-06-26 2017-07-06 Wostec, Inc. Wavelike hard nanomask on a topographic feature and methods of making and using
WO2016111339A1 (ja) 2015-01-07 2016-07-14 株式会社カネカ 太陽電池およびその製造方法、ならびに太陽電池モジュール
DE102015105630B4 (de) 2015-02-03 2019-02-14 Helmholtz-Zentrum Berlin Für Materialien Und Energie Gmbh Optoelektronisches Bauelementearray mit Lichtleiterstruktur
EP3054487A1 (de) 2015-02-03 2016-08-10 Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH Optoelektronisches bauelementarray mit lichtleiterstruktur
CN104934487A (zh) * 2015-05-19 2015-09-23 吉林省创合机械制造有限公司 一种等离子体薄膜太阳能电池
US20190041260A1 (en) * 2016-01-25 2019-02-07 The Regents Of The University Of California Nano-scale pixelated filter-free color detector
WO2018093284A1 (en) 2016-11-18 2018-05-24 Wostec, Inc. Optical memory devices using a silicon wire grid polarizer and methods of making and using
WO2018156042A1 (en) 2017-02-27 2018-08-30 Wostec, Inc. Nanowire grid polarizer on a curved surface and methods of making and using
KR102102530B1 (ko) * 2018-05-11 2020-04-22 전자부품연구원 유기박막태양전지 및 그의 제조방법
CN111697138A (zh) * 2020-06-24 2020-09-22 山西大学 一种基于TiO2纳米锥阵列的钙钛矿电池模型

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6255963A (ja) * 1985-09-04 1987-03-11 Mitsubishi Electric Corp ＧａＡｓ半導体装置
JP2760602B2 (ja) * 1989-10-17 1998-06-04 三洋電機株式会社 半導体装置の製造方法
FR2803950B1 (fr) * 2000-01-14 2002-03-01 Centre Nat Rech Scient Dispositif de photodetection a microresonateur metal- semiconducteur vertical et procede de fabrication de ce dispositif
JP4723860B2 (ja) * 2002-12-09 2011-07-13 クォンタム セミコンダクター リミテッド ライアビリティ カンパニー Ｃｍｏｓ画像センサー
JP4370945B2 (ja) * 2004-03-11 2009-11-25 ソニー株式会社 誘電率の測定方法
US7626179B2 (en) * 2005-09-30 2009-12-01 Virgin Island Microsystems, Inc. Electron beam induced resonance
JP2006066550A (ja) * 2004-08-25 2006-03-09 Sharp Corp 光電変換素子
US7709810B2 (en) * 2005-03-18 2010-05-04 National University Corporation Hokkaido University Sensing device, sensing apparatus, and sensing method
EP1905100B1 (en) 2005-06-07 2017-04-26 Newsouth Innovations Pty Limited Contacts for silicon solar cells
JP2007180174A (ja) * 2005-12-27 2007-07-12 Fujitsu Ltd 抵抗変化型記憶素子
JP4920997B2 (ja) * 2006-03-06 2012-04-18 株式会社リコー 偏光制御素子および偏光制御方法および偏光制御装置
JP4835837B2 (ja) * 2006-03-31 2011-12-14 日本電気株式会社 フォトダイオードとその製造方法
US8866007B2 (en) 2006-06-07 2014-10-21 California Institute Of Technology Plasmonic photovoltaics
US8318253B2 (en) 2006-06-30 2012-11-27 Asml Netherlands B.V. Imprint lithography
WO2008008516A2 (en) * 2006-07-14 2008-01-17 The Regents Of The University Of California Forward scattering nanoparticle enhancement method and photo detector device
US8008575B2 (en) * 2006-07-24 2011-08-30 Sunpower Corporation Solar cell with reduced base diffusion area
GB0614891D0 (en) * 2006-07-27 2006-09-06 Univ Southampton Plasmon-enhanced photo voltaic cell
JP4789752B2 (ja) * 2006-08-28 2011-10-12 キヤノン株式会社 光電変換素子およびその製造方法
JP4294048B2 (ja) * 2006-11-29 2009-07-08 三洋電機株式会社 太陽電池モジュール
US20100046077A1 (en) * 2006-12-29 2010-02-25 Nanolambda Inc. Wavelength selective metallic embossing nanostructure
US8111440B2 (en) * 2007-04-26 2012-02-07 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Structure and method for modulating light

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103946986A (zh) * 2011-11-14 2014-07-23 太平洋银泰格拉泰德能源公司 用于电磁能量收集的设备、系统和方法
CN104813484B (zh) * 2012-09-28 2017-09-29 国家科学研究中心 具有高转换效率的光伏组件
CN104813484A (zh) * 2012-09-28 2015-07-29 国家科学研究中心 具有高转换效率的光伏组件
CN104969363A (zh) * 2012-12-21 2015-10-07 倍能源有限责任公司 太阳能采集及转换的装置、系统和方法
WO2014108008A1 (zh) * 2013-01-09 2014-07-17 厦门市三安光电科技有限公司 太阳电池芯片及其制作方法
CN103325855A (zh) * 2013-05-27 2013-09-25 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 太阳能电池结构及其制备方法
CN104347739A (zh) * 2013-08-02 2015-02-11 台积太阳能股份有限公司 薄膜光伏器件及其制造方法
CN104701729B (zh) * 2013-12-09 2017-12-29 华为技术有限公司 硅基激光器及其制备方法
CN104701729A (zh) * 2013-12-09 2015-06-10 华为技术有限公司 硅基激光器及其制备方法
CN105390553A (zh) * 2014-09-02 2016-03-09 财团法人工业技术研究院 太阳能电池模块与其形成方法
CN104241414A (zh) * 2014-09-09 2014-12-24 华中科技大学 基于超材料的毫米波单谱信号探测器及其制备方法
CN106558625A (zh) * 2015-09-23 2017-04-05 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 太阳能电池及其制造方法
CN105870252A (zh) * 2016-04-18 2016-08-17 浙江贝盛新能源开发有限公司 一种高吸收率的晶体硅太阳能电池及其制备方法
CN106653926A (zh) * 2017-01-23 2017-05-10 华南理工大学 一种等离激元增强GaAs基多结太阳电池及其制备方法
CN106784030A (zh) * 2017-02-03 2017-05-31 江西师范大学 基于金属膜层‑半导体共振腔复合结构的多频段光完美吸收器
CN106784030B (zh) * 2017-02-03 2019-08-09 江西师范大学 基于金属膜层-半导体共振腔复合结构的多频段光完美吸收器

Also Published As

Publication number Publication date
WO2009124970A3 (en) 2009-12-10
WO2009124970A2 (en) 2009-10-15
US20110197959A1 (en) 2011-08-18
EP2269229A2 (en) 2011-01-05
JP2011517105A (ja) 2011-05-26
JP5518835B2 (ja) 2014-06-11
EP2109147A1 (en) 2009-10-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102047434A (zh) 具有产生表面等离子体共振的纳米结构的光伏电池
CN101313404B (zh) 使用纳米级共金属结构的用于太阳能转换的装置和方法
US8431816B2 (en) Apparatus and methods for solar energy conversion using nanoscale cometal structures
US7847180B2 (en) Nanostructure and photovoltaic cell implementing same
CN103765622B (zh) 金属纳米球和微球的形成
Wang et al. Plasmonically enabled two-dimensional material-based optoelectronic devices
KR20140095553A (ko) 전자기 에너지 수집 장치, 시스템 및 방법
TWI430465B (zh) 利用高縱橫比之奈米結構以增強效率的太陽電池裝置
JP2006261666A (ja) 高効率無機ナノロッド強化光起電素子
US20150040978A1 (en) Solar-cell efficiency enhancement using metasurfaces
WO2008008516A2 (en) Forward scattering nanoparticle enhancement method and photo detector device
KR20140001729A (ko) 전극 및 그 제조방법
CN101960611B (zh) 具有高纵横比纳米结构的光伏装置
Yang et al. Optimal design of ultra‐broadband, omnidirectional, and polarization‐insensitive amorphous silicon solar cells with a core‐shell nanograting structure
US20140109965A1 (en) Photoelectric conversion element
CN106663704B (zh) 量子点太阳能电池
Kumar et al. Metal/semiconductor and transparent conductor/semiconductor heterojunctions in high efficient photoelectric devices: progress and features
GB2451108A (en) Photovoltaic Device
Kundu et al. Tapered silicon nanopillars for enhanced performance thin film solar cells
KR20120092440A (ko) 태양전지 및 그 제조 방법
Debnath et al. 3D geometries: enabling optimization toward the inherent limits of thin-film photovoltaics
KR20130000224A (ko) 태양 전지 및 이의 제조 방법
Zhang Plasmonic enhanced light absorption for silicon wafer-based solar cells
Sonsalla Plasmonically Enhanced Amorphous Silicon Solar Cells
Pudasaini Low-cost, high-efficiency, silicon based photovoltaic devices

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20110504